PTFE基含能破片的能量释放特性研究

本文利用弹道枪作为加载方式模拟破片弹靶作用状态,研究了冷压烧结制备的6种含能材料在冲击条件下的能量释放特性,并利用高速摄影记录实验现象.实验结果表明：含能材料的毁伤效果明显优于惰性材料;Al/W/PTFE含能破片释放的能量最多,Ti/W/PTFE含能破片的火光持续时间最长.     

高Al含量PTFE基材料爆炸冲击压缩特性及反应行为

针对PTFE/Al含能材料在战斗部中的应用需求,研究其在爆炸冲击加载下的压缩特性及反应行为.利用炸药透镜产生平面波加载含能材料的方法,通过锰铜压阻传感器测量被加载的PTFE/Al （质量分数50%,50%）含能材料内的不同位置处压力-时间关系.根据测量数据,得到材料Hugoniot曲线、Murnagham等熵方程与Grüneisen状态方程.结果表明,PTFE/Al含能材料的冲击反应有延迟现象,反应延迟时间在1.0~2.6 μs之间,爆炸冲击载荷引发材料反应的最小压力在11.93~17.98 GPa之间.      

碳纤维对PTFE/Al反应材料动态力学行为和点火特性影响研究

本研究旨在探讨短切碳纤维（carbon fiber,CF）单丝对聚四氟乙烯/铝(PTFE/Al)反应材料动态力学和点火特性的影响.首先，制备了PTFE/Al和PTFE/Al/CF反应材料，开展了材料的动态力学性能测试，获得了力学性能与点火参数，记录了冲击压缩过程.结果表明，添加CF导致PTFE/Al材料的弹性模量大幅降低，弹性模量因子的应变率效应与失效应变因子的应变率效应降低.在此基础上，分析了不同CF质量分数对反应材料的冲击压缩过程与回收试件、冲击点火速度（应变率）阈值的影响.结果表明，纤维通过固结强化作用，低CF质量分数的PTFE/Al/CF试件具有较好的抗动态压缩性和能量吸收效果.随着CF质量分数的提高，TFE/Al/CF反应材料速度（应变率）点火阈值降低，反应强度和反应时间有提高.为碳纤维填充改性PTFE/Al反应材料的设计和冲击应用提供参考.     

PTFE/Ti/W含能材料爆炸冲击反应特性研究

作为一种新概念高效毁伤元,PTFE基含能材料不仅可以对目标实现动能侵彻毁伤,还可在冲击条件下发生化学反应,产生内爆效应,从而提高毁伤效能.文中通过试验方法研究了不同W质量分数PTFE/Ti/W含能材料在炸药爆炸冲击加载条件下的化学反应特性,并与不含活性Ti的惰性PTFE/W材料进行对比.采用狭缝装置及高速摄像系统记录了含能材料的冲击反应过程,利用试验测量数据计算了含能材料的动力学参数,并讨论了不同材料的反应释能差异.结果表明,PTFE/Ti/W含能材料在炸药驱动下的化学反应具有非自持性,传播距离、W粉质量分数及孔隙度对反应释能影响显著.     

风帽材料对PTFE/AL含能枪弹侵彻土壤深度的影响

风帽材料是影响PTFE/Al含能枪弹侵彻土壤深度的一个重要因素,为了研究风帽材料对PTFE/Al含能枪弹侵彻土壤深度的影响,采用弹道枪垂直侵彻土壤的试验方法,设计了单一变量对比试验,在相同枪弹外形、初速及土壤组分情况下,对比分析尼龙、铝合金、钢、PEFE/Al四种风帽材料的PTFE/Al含能枪弹侵彻单位距离所需的能量,获得最大空腔位置与侵彻深度的关系.试验结果表明,延迟PTFE/Al含能材料激发时间有利提高PTFE/Al枪弹侵彻土壤的深度,采用铝合金风帽材料的PTFE/Al枪弹侵彻单位距离土壤所需能量最小.     

Al/PTFE活性材料弹丸冲击/爆燃行为数值模拟研究

针对活性材料冲击/爆燃释能行为的定量研究问题,基于AUTODYN软件的二次开发功能,编写了适用于活性材料的状态方程、点火模型及整体反应度计算子程序,实现了对活性材料弹丸在高速侵彻过程中爆燃反应行为的数值模拟.通过对Al/PTFE活性材料弹丸高速碰撞2024铝合金间隔靶板的数值模拟,得到了碰撞过程中活性破片的形貌演化规律,以及粒子反应度、温度、压力等参量随时间的变化曲线,进而实现了对活性材料冲击/爆燃释能行为的定量分析. 结果表明,反应度随时间的变化趋势与试验中活性材料弹丸释能发光的变化趋势一致,温度计算与先前试验结果相符,说明该数值模拟方法可以很好地反映Al/PTFE活性材料弹丸在高速撞击过程中的冲击/爆燃释能过程.      

含能破片冲击引爆屏蔽炸药研究

基于一维冲击波理论和Walker与Wasley的冲击起爆能量判据,对含能破片冲击屏蔽炸药过程进行了理论与数值分析.分别考虑了破片类型、破片尺寸和屏蔽壳厚度对冲击起爆的影响.结果显示,钢壳破片起爆能力优于铝壳破片,临界起爆速度随着含能材料直径的增长和屏蔽壳厚度的减小而降低;理论模型与数值计算结果吻合较好.由实验研究发现,与普通惰性破片的毁伤作用机理不同,含能破片主要是利用冲击波能量引发含能物质反应,反应释放的化学能与冲击波能量叠加对目标进行毁伤;能量输出方式主要为化学反应能.     

PTFE/Al活性破片碰撞三层间隔靶冲击响应行为

为研究PTFE/Al活性破片多次碰撞下冲击响应行为,开展了活性破片碰撞三层间隔铝靶实验并采用包含自定义状态方程的数值方法进行模拟,定量分析了活性破片冲击激活反应行为的时空分布与毁伤效应.结果表明,数值模拟中活性破片反应与空间分布情况与实验结果具有较好一致性,活性破片反应空间分布对中靶毁伤效果影响较大.中靶厚3.0 mm时,各碰撞速度下活性破片均主要于中靶前方发生反应;中靶的穿孔面积与隆起范围随着碰撞速度增加而增大,且靶板隆起范围远大于穿孔面积.中靶厚1.5 mm时,碰撞速度小于等于1 100 m/s时活性破片主要于中靶后方发生反应,碰撞速度提升至1 300 m/s后破片的主要反应位置转移至中靶前方;随着碰撞速度增加,中靶的穿孔面积呈先增大后减小趋势,隆起范围不断增加.     

ZrTiCuNiBe非晶合金及其钨丝增强复合材料的冲击释能特性研究

为研究Zr_41.2Ti_13.8Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5非晶合金及其钨丝增强复合材料的冲击释能特性，采用Φ14.5 mm的弹道枪发射装置和准密闭反应容器开展了两种破片在不同冲击速度下的释能效应试验.通过测试Zr_41.2Ti_13.8Cu_12.5Ni₁₀Be_22.5非晶合金破片及其钨丝增强复合材料破片撞击释能后在容器内部产生的温升和超压变化曲线，获得了该类材料的冲击释能规律，初步讨论了钨丝纤维对基体非晶合金的影响，并对破片破碎颗粒与反应产物回收观测.研究结果表明：两种破片冲击释能产生的温升与超压时程曲线均呈先急速上升然后缓慢下降的规律，温升与超压峰值增长率均随着冲击速度先增大后缓慢减小.破片冲击释能后准密闭反应容器内部温度分布呈现不均匀化.Zr_41.2Ti_13.8Cu_12.5Ni₁₀     

反应破片对中厚铝合金靶的侵彻效应研究

 研究反应破片对中厚铝合金靶的侵彻效应。设计了一种单发反应破片侵彻效应研究的试验装置,研究了反应破片在不同撞击速度下对中厚铝合金靶的侵彻效应;并利用AUTODYN-2D软件建立了反应破片侵彻中厚铝合金靶板效应的数值模拟方法。结果表明:Al/PTFE反应破片在高速撞击下具有动能和化学能双重毁伤效应,在1346~1645m/s的撞击速度下可发生点火和能量释放,在20mm厚铝合金靶上形成3.41~6.51mm的侵孔,在此基础上开展的数值模拟结果与试验结果也有较好吻合。     

填充改性聚四氟乙烯材料的强度耐磨机理研究

实验评价了8种填充改性PTFE材料的组成与其环分别对钢盘进行端面干摩擦的摩擦系数、界面温度和耐磨性以及材料的抗压、抗弯、抗冲强度的关系。当填充的铜粉或短碳纤维含量两之一不变而另一含量增大时，材料机械强度和耐磨性皆降低。两总含量一定时，铜粉优于短碳纤维的填充效果。在端面滑动摩擦下填充改性PTFE材料的耐磨性能表现为强度机理，即材料耐磨性依赖于其机械强度性能，强度越高耐磨性越好。     

金属添加剂对氟聚物冲击反应材料能量特性的影响

通过分析铝/聚四氟乙烯和镁/聚四氟乙烯冲击反应材料的能量特性,以铝/聚四氟乙烯反应材料为对比典型基准材料,分别用铝粉和镁粉的混合物、铝镁合金粉末代替反应材料中的铝粉,使用Matlab编程分析比较了两种替代材料单位质量的反应热,并提出一种能量特性的评价方法评价了两种替代反应材料在同体积同初速条件下的总能量. 结果表明,两种替代反应材料单位质量的反应热均高于铝/聚四氟乙烯反应材料. 在同体积同初速条件下,铝-镁/聚四氟乙烯反应材料总能量低于铝/聚四氟乙烯反应材料,而在常用的侵彻速度条件下,铝-镁/聚四氟乙烯反应材料的总能量高于铝/聚四氟乙烯反应材料.     

冷压成型活性材料准静态压缩特性

采用准静态压缩实验的方法,对冷压成型PTFE/Al/W活性材料的力学特性进行了研究。基于准静态应力-应变曲线分析,得到了活性材料密度对抗压强度和杨氏模量的影响规律。结果表明,随着活性材料密度的提高,抗压强度和杨氏模量呈逐渐增大趋势,材料失效裂纹与轴线基本呈30°~45°角。进一步对准静态压缩前、后活性材料试样细观结构电镜扫描分析发现,在一定密度范围内,随着基体材料含量的减少和活性材料密度的提高,准静态压缩载荷作用下材料内部形成的力链数量随之增加,从而导致活性材料抗压强度和杨氏模量的增大。      

PTFE／HDPE自润滑光缆保护管料的研制（Ⅱ）

采用液相接枝技术,以马来酸酐（MAH）为单体对高密度聚乙烯（HDPE）进行接枝功能改性,用红外光谱对接枝物进行了表征。本文研究了聚四氟乙烯（PTFE）含量对改性HDPE／PTFE共混材料的力学性能、加工性能和摩擦性能的影响,确定了光纤保护套管的配比。     

烧成温度对Al_2O_3-Fe_2O_3复合材料性能的影响

以煅烧α-Al2O3粉、氧化铁为原料,采用MgO为添加剂,控制配料的Al2O3/Fe2O3的摩尔比为1、3、5,MgO引入量质量百分数分别为2%、4%、6%,成型压强为100 MPa,烧结温度为1500℃、1550℃、1600℃,保温3小时可获得Al2O3-Fe2O3复合材料,对烧后试样了烧结与抗热震性能研究。结果表明：控制Al2O3-Fe2O3复合材料试样AF34-2的Al2O3/Fe2O3摩尔比为3,MgO引入量为4%,烧成温度为1550℃保温3小时的工艺条件,可以制备出较高致密度、常温抗折强度及抗热震性能的Al2O3-Fe2O3复合材料。该复合材料试样AF34-2的SEM显微结构照片显示出材料晶粒间结合紧密,形成具有直接结合的镶嵌结构。